Magnetic Refrigeration: Design, construction and evaluation of a valve switched rotary prototype. Numerical modeling of a solid state magnetocaloric heat elevator.

Este trabajo tiene como objetivo aportar una nueva luz a las posibilidades de que las tecnologías de refrigeración magnética se acerquen al mercado, desplazando de su trono a los sistemas de compresión de vapor.En la introducción a esta tesis, se presenta una breve descripción de los conceptos básicos de esta tecnología y sus "condiciones de frontera", y se incluyen algunas discusiones y reflexiones personales. Se ha diseñado y construido un prototipo rotatorio de refrigeración magnética para probar lo que, en ese momento y según nuestro conocimiento, constituye un nuevo diseño. La singularidad de este prototipo reside en el uso de electroválvulas en conjunto con un sistema de bombeo de fluido continuo. Otro comentario importante sobre este prototipo es que el diseño del imán se realizó mediante un proceso de optimización original. Se llevaron a cabo algunas pruebas con compuestos Gd y GdEr, y se presentan y discuten sus resultados, encontrando también las principales fuentes de pérdidas en el dispositivo. Se desarrolló un modelo de simulación por ordenador para evaluar los tiempos de relajación de temperatura de lechos porosos de esferas de un material magnetocalórico, en función de su diámetro. Esta simulación ayudó a conocer los valores límite y seleccionar el diámetro de las partículas de los materiales magnetocalóricos a utilizar. Finalmente, se realizó un estudio comparativo del uso de sistemas híbridos termoeléctricos-magnetocalóricos. Para ello, se introdujo una ecuación maestra original para el uso de esta tecnología con materiales de transición de primer orden y se programó un modelo informático para realizar simulaciones en diferentes condiciones de trabajo. Con esto, se determinó cómo debían seleccionarse los parámetros de trabajo del sistema para obtener mejoras de rendimiento con respecto a las condiciones de enfriamiento termoeléctrico puro.La tesis se estructura en una introducción general y dos partes separadas, a saber, la construcción de un prototipo rotatorio de refrigeración magnética y el estudio comparativo de sistemas híbridos termoeléctrico-magnetocalóricos. La introducción constituye un solo capítulo y las dos partes separadas comprenden ocho y dos capítulos, respectivamente.La introducción comienza con un análisis de la relevancia de las tecnologías de refrigeración y la importancia de reducir su impacto en el consumo energético mundial, así como su relación con diferentes aspectos estratégicos y ecológicos. A continuación, se aborda la necesidad de encontrar nuevas tecnologías de refrigeración que eviten o minimicen los perjuicios de los sistemas de compresión de vapor. Las tecnologías de enfriamiento magnetocalórico se introducen haciendo un breve resumen histórico y una pequeña revisión sobre los materiales magnetocalóricos relevantes, así como de la termodinámica del efecto magnetocalórico. La introducción finaliza con un análisis de la potencia de refrigeración y las condiciones de salto térmico que deben cubrir los refrigeradores magnetocalóricos, para cumplir con la regulación europea de etiquetadoenergético. Además, se presenta una discusión personal sobre cómo interpretar los gráficos de salto térmico frente a potencia de enfriamiento desde un punto de vista práctico.La Parte I presenta el diseño y construcción de un refrigerador magnético rotatorio. Una descripción completa del proceso de diseño está estructurada en diferentes secciones y subsecciones que comprenden diferentes partes del proceso de diseño. A partir de las especificaciones básicas del capítulo 2, la selección de los materiales magnetocalóricos y su forma se describe en el capítulo 3. Este capítulo incluye un modelo 1D de relajación térmica para un lecho de bolas, que se utilizó para ver las limitaciones del intercambio de calorcon diferentes diámetros de esferas y el fluido que fluye a través del lecho. El capítulo 4 explica el proceso de diseño de la carcasa del bloque de regeneradores, describiendo las principales problemáticas a resolver y las decisiones tomadas al respecto. Este capítulo incluye también una descripción del proceso de fabricación e instalación de termopares, así como una descripción de las herramientas que tuvieron que diseñarse y construirse para obtener mallas conformadas, para separar y retener las partículas esféricas en los regeneradores. En el capítulo 5, se explica detalladamente la optimización del diseño de un imán mediante un proceso original. Se incluye también una comparación del diseño optimizado con las medidas del imán fabricado. En el capítulo 6, se describe el diseño del sistema de distribución de fluidos y se presentan las consideraciones sobre la tubería, la inserción del termopar, el diseño del punto frío y la caracterización del sistema de bombeo. El capítulo 7 describe el sistema de adquisición de datos. Finalmente, el capítulo 8 presenta el proceso de prueba y los resultados obtenidos, para analizar con una discusión sobre las pérdidasy fuentes de ineficiencia observadas. Esta discusión incluye una prueba de relajación térmica realizada, que señala la ubicación de las principales áreas de pérdidas en el dispositivo.La Parte II, aunque más corta, contiene el desarrollo de importantes simulaciones que iluminan la posibilidad de que los sándwiches termoeléctrico-magnetocalórico-termoeléctrico sigan siendo considerados como ladrillos de construcción para equipos de enfriamiento magnético alternativo, aprovechando las mejores características de termoeléctricos y magnetocalóricos. El capítulo 9 es una introducción donde se explica el concepto básico y el capítulo 10 relata la simulación del sistema híbrido. En este último capítulo se describe el modelo del sándwich, incluyendo los parámetros fijos de algunas celdas Peltier comerciales que se utilizan en él, y las particularidades a tener en cuenta a la hora de trabajar con materiales de transición de fase de primer y segundo orden. De especial relevancia es la introducción de una ecuación maestra que permite modelar adecuadamente la transferencia de calor en materiales con transición de primer orden. Se comparan el enfriamiento termoeléctrico puro, el enfriamiento magnetocalórico puro con diodos térmicos pasivos y el enfriamiento magnetocalórico-termoeléctrico híbrido. Finalmente, se comparan también estos resultados con los de otros autores y se da una explicación sobre sus malos resultados.Además de esto, En el Anexo C se proporcionan un conjunto de dibujos con el diseño de diferentes partes del prototipo y utillajes adicionales, desarrollados para la construcción del prototipo.<br /

Fabricación de ánodos para membranas cerámicas soportadas en ánodo, para pilas de combustible de óxido sólido

Este proyecto se inicia con una fase de documentacin previa, tras la cual, partiendo de una receta basada en los trabajos previos de J. Gurauskis para la suspension precursora de la cerámica que conforma el ánodo, se optimizan una serie de suspensiones estables de NiO y circona estabilizada con 8% mol de itria (8YSZ) que permitan un buen procesado posterior por colaje en cinta o tape-casting. El proceso básico y los tiempos de molienda, sinterización y reducción, se toman directamente de la experiencia del director del proyecto. El proceso básico se ajusta en base a los resultados que se van obteniendo durante el desarrollo del trabajo de laboratorio. Se fabrican láminas de cerámica en verde con las composiciones seleccionadas, por el proceso de colaje en cinta o tape-casting, y se procede a la preparación de muestras. Algunas de estas muestras se sinterizan y, de éstas, algunas se reducen en atmósfera de hidrógeno para realizar posteriormente ensayos de resistencia mecánica a flexión y densitometría por el método Arquímedes. Con los resultados obtenidos, se toman nuevas láminas en verde para realizar ensayos de laminado en frío con distintos grados de compresión, realizando estructuras tipo "sandwich", que despues de ser sinterizadas y reducidas, y por último se preparan para realizar su caracterización microestructural mediante microscopía electrónica. De este modo, se verifica si la técnica de laminado en frío puede proporcionar estructuras con una buena unión entre las distintas capas utilizadas. Para finalizar, se procede a la fabricación de ánodos, que se caracterizarán mediante microscopía óptica y mediante la medida de su resistividad eléctrica. Asimismo, se realizan una serie de pruebas para establecer pautas con vistas a la mejora del ánodo fabricado

Estimación de distancias mediante un sistema de estéreo-visión basado en retinas DVS

La estimación de distancias es uno de los objetivos más importantes en todo sistema de visión artificial. Para poder llevarse a cabo, es necesaria la presencia de más de un sensor de visión para poder enfocar los objetos desde más de un punto de vista y poder aplicar la geometría de la escena con tal fin. El uso de sensores DVS supone una diferencia notable, puesto que la información recibida hace referencia únicamente a los objetos que se encuentren en movimiento dentro de la escena. Este aspecto y la codificación de la información utilizada hace necesario el uso de un sistema de procesamiento especializado que, en busca de la autonomía y la paralelización, se integra en una FGPA. Esta demostración integra un escenario fijo, donde un objeto móvil realiza un movimiento continuo acercándose y alejándose del sistema de visión estéreo; tras el procesamiento de esta información, se aporta una estimación cualitativa de la posición del objeto.Image processing in digital computer systems usually considers the visual information as a sequence of frames. Digital video processing has to process each frame in order to obtain a result or detect a feature. In stereo vision, existing algorithms used for distance estimation use frames from two digital cameras and process them pixel by pixel to obtain similarities and differences from both frames; after that, it is calculated an estimation about the distance of the different objects of the scene. Spike-based processing implements the processing by manipulating spikes one by one at the time they are transmitted, like human brain. The mammal nervous system is able to solve much more complex problems, such as visual recognition by manipulating neuron’s spikes. The spike-based philosophy for visual information processing based on the neuro-inspired Address-Event- Representation (AER) is achieving nowadays very high performances. In this work, it is proposed a two-DVS-retina connected to a Virtex5 FPGA framework, which allows us to obtain a distance approach of the moving objects in a close environment. It is also proposed a Multi Hold&Fire algorithm in VHDL that obtains the differences between the two retina output streams of spikes; and a VHDL distance estimator.Plan Propio de la Universidad de Sevilla Proyecto: 2017/00000962Ministerio de Industria, Competitividad e Innovación (España) COFNET TEC2016-77785-

Novel insights and mechanisms of diet-induced obesity: Mid-term versus long-term effects on hepatic transcriptome and antioxidant capacity in Sprague-Dawley rats

Supplementary data to this article can be found online at https://doi.org/10.1016/j.lfs.2023.121746Aims The study of molecular mechanisms related to obesity and associated pathologies like type 2-diabetes and non-alcoholic fatty liver disease requires animal experimental models in which the type of obesogenic diet and length of the experimental period to induce obesity deeply affect the metabolic alterations. Therefore, this study aimed to test the influence of aging along a rat model of diet-induced obesity in gene expression of the hepatic transcriptome. Main methods A high-fat/high-fructose diet to induce obesity was used. Mid- (13 weeks) and long-term (21 weeks) periods were established. Caloric intake, bodyweight, hepatic fat, fatty acid profile, histological changes, antioxidant activity, and complete transcriptome were analyzed. Key findings Excess bodyweight, hepatic steatosis and altered lipid histology, modifications in liver antioxidant activity, and dysregulated expression of transcripts related to cell structure, glucose & lipid metabolism, antioxidant & detoxifying capacity were found. Modifications in obese and control rats were accounted for by the different lengths of the experimental period studied. Significance Main mechanisms of hepatic fat accumulation were de novo lipogenesis or altered fatty acid catabolism for mid- or long-term study, respectively. Therefore, the choice of obesity-induction length is a key factor in the model of obesity used as a control for each specific experimental design.Spanish Ministry of Science and Innovation, and the European Union through projects B-AGR-662-UGR20, RTI-2018-100934-B-I00, and the FEDER program, respectivel

Superficial Characteristics and Functionalization Effectiveness of Non-Toxic Glutathione-Capped Magnetic, Fluorescent, Metallic and Hybrid Nanoparticles for Biomedical Applications

An optimal design of nanoparticles suitable for biomedical applications requires proper functionalization, a key step in the synthesis of such nanoparticles, not only for subsequent crosslinking to biological targets and to avoid cytotoxicity, but also to endow these materials with colloidal stability. In this sense, a reliable characterization of the effectiveness of the functionalization process would, therefore, be crucial for subsequent bioconjugations. In this work, we have analyzed glutathione as a means to functionalize four of the most widely used nanoparticles in biomedicine, one of which is a hybrid gold-magnetic-iron-oxide nanoparticle synthetized by a simple and novel method that we propose in this article. We have analyzed the colloidal characteristics that the glutathione capping provides to the different nanoparticles and, using information on the Z-potential, we have deduced the chemical group used by glutathione to link to the nanoparticle core. We have used electron microscopy for further structural and chemical characterization of the nanoparticles. Finally, we have evaluated nanoparticle cytotoxicity, studying cell viability after incubation with different concentrations of nanoparticles, showing their suitability for biomedical applications

A genome-wide association study follow-up suggests a possible role for PPARG in systemic sclerosis susceptibility

Introduction: A recent genome-wide association study (GWAS) comprising a French cohort of systemic sclerosis (SSc) reported several non-HLA single-nucleotide polymorphisms (SNPs) showing a nominal association in the discovery phase. We aimed to identify previously overlooked susceptibility variants by using a follow-up strategy.&lt;p&gt;&lt;/p&gt; Methods: Sixty-six non-HLA SNPs showing a P value &#60;10-4 in the discovery phase of the French SSc GWAS were analyzed in the first step of this study, performing a meta-analysis that combined data from the two published SSc GWASs. A total of 2,921 SSc patients and 6,963 healthy controls were included in this first phase. Two SNPs, PPARG rs310746 and CHRNA9 rs6832151, were selected for genotyping in the replication cohort (1,068 SSc patients and 6,762 healthy controls) based on the results of the first step. Genotyping was performed by using TaqMan SNP genotyping assays. Results: We observed nominal associations for both PPARG rs310746 (PMH = 1.90 × 10-6, OR, 1.28) and CHRNA9 rs6832151 (PMH = 4.30 × 10-6, OR, 1.17) genetic variants with SSc in the first step of our study. In the replication phase, we observed a trend of association for PPARG rs310746 (P value = 0.066; OR, 1.17). The combined overall Mantel-Haenszel meta-analysis of all the cohorts included in the present study revealed that PPARG rs310746 remained associated with SSc with a nominal non-genome-wide significant P value (PMH = 5.00 × 10-7; OR, 1.25). No evidence of association was observed for CHRNA9 rs6832151 either in the replication phase or in the overall pooled analysis.&lt;p&gt;&lt;/p&gt; Conclusion: Our results suggest a role of PPARG gene in the development of SSc

Salicornia bigelovii (TORR.): UN SISTEMA MODELO PARA INCORPORARSE COMO CULTIVO AGRÍCOLA EN ZONAS ÁRIDO-DESÉRTICOS

Se define como reconversión de cultivos al cambio de producto o actividad que representa mayor rentabilidad económica y viabilidad social para el productor agrícola, al mismo tiempo que da un mejor uso del suelo, mejora la fertilidad del mismo y rompe con el ciclo biológico de plagas y enfermedades. En las zonas árido-desérticas, donde se produce el 70% de los alimentos agrícolas a nivel mundial, entre los factores adversos de tipo abiótico, se destaca el de la salinidad, el cual se agudiza conforme pasa el tiempo, mermando la producción de los cultivos convencionales. En este tipo de ambientes árido-salinos, las especies vegetales nativas son halotolerantes tolerando salinidades que varían de 2 a 55 g/L de agua. Algunas especies presentan tener una importancia agroindustrial como lo es la halófita Salicornia bigelovii, la cual puede ser utilizada para forraje, alimento humano, productos cosmetológicos, producción de biocombustibles, comprimidos a base de biomasa seca para la creación de escritorios, libreros, entre otros. La producción de Salicornia, demanda aguas salobres o agua de mar, la cual es un recurso que puede ser extraído de los litorales costeros o bien de tierras firmes continentales. El escalamiento de su producción depende de por tanto de la intensificación de nuestro conocimiento sobre diversos aspectos de su biología, fisiología, bioquímica e interacción con microorganismos benéficos que contribuyan a un mejor desarrollo y mejorada productividad de este recurso, sin alterar el medio ambient

Cross-disease Meta-analysis of Genome-wide Association Studies for Systemic Sclerosis and Rheumatoid Arthritis Reveals IRF4 as a New Common Susceptibility Locus

Objectives: Systemic sclerosis (SSc) and rheumatoid arthritis (RA) are autoimmune diseases that share clinical and immunological characteristics. To date, several shared SSc- RA loci have been identified independently. In this study, we aimed to systematically search for new common SSc-RA loci through an inter-disease meta-GWAS strategy. Methods: We performed a meta-analysis combining GWAS datasets of SSc and RA using a strategy that allowed identification of loci with both same-direction and opposingdirection allelic effects. The top single-nucleotide polymorphisms (SNPs) were followed-up in independent SSc and RA case-control cohorts. This allowed us to increase the sample size to a total of 8,830 SSc patients, 16,870 RA patients and 43,393 controls. Results: The cross-disease meta-analysis of the GWAS datasets identified several loci with nominal association signals (P-value < 5 x 10-6), which also showed evidence of association in the disease-specific GWAS scan. These loci included several genomic regions not previously reported as shared loci, besides risk factors associated with both diseases in previous studies. The follow-up of the putatively new SSc-RA loci identified IRF4 as a shared risk factor for these two diseases (Pcombined = 3.29 x 10-12). In addition, the analysis of the biological relevance of the known SSc-RA shared loci pointed to the type I interferon and the interleukin 12 signaling pathways as the main common etiopathogenic factors. Conclusions: Our study has identified a novel shared locus, IRF4, for SSc and RA and highlighted the usefulness of cross-disease GWAS meta-analysis in the identification of common risk loci